RU2193917C2 - Каталитический реактор с индукционным нагревом - Google Patents

Каталитический реактор с индукционным нагревом Download PDF

Info

Publication number
RU2193917C2
RU2193917C2 RU2000102655/12A RU2000102655A RU2193917C2 RU 2193917 C2 RU2193917 C2 RU 2193917C2 RU 2000102655/12 A RU2000102655/12 A RU 2000102655/12A RU 2000102655 A RU2000102655 A RU 2000102655A RU 2193917 C2 RU2193917 C2 RU 2193917C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor vessel
reactor
inductor
catalyst
induction heating
Prior art date
Application number
RU2000102655/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2000102655A (ru
Inventor
Теодор А. КОЧ
Мехрдад МЕХДИЗАДЕХ
Джеймс В. ЭШМИД
Бенни Э. БЛЭКУЭЛЛ
Грегори С. КИРБИ
Сурав К. СЕНГУПТА
Original Assignee
Е.И.Дюпон Де Немур Энд Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Е.И.Дюпон Де Немур Энд Компани filed Critical Е.И.Дюпон Де Немур Энд Компани
Publication of RU2000102655A publication Critical patent/RU2000102655A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2193917C2 publication Critical patent/RU2193917C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0285—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
    • B01J12/007—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor in the presence of catalytically active bodies, e.g. porous plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C3/00—Cyanogen; Compounds thereof
    • C01C3/02—Preparation, separation or purification of hydrogen cyanide
    • C01C3/0208—Preparation in gaseous phase
    • C01C3/0212—Preparation in gaseous phase from hydrocarbons and ammonia in the presence of oxygen, e.g. the Andrussow-process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C3/00—Cyanogen; Compounds thereof
    • C01C3/02—Preparation, separation or purification of hydrogen cyanide
    • C01C3/0208—Preparation in gaseous phase
    • C01C3/0212—Preparation in gaseous phase from hydrocarbons and ammonia in the presence of oxygen, e.g. the Andrussow-process
    • C01C3/0216—Preparation in gaseous phase from hydrocarbons and ammonia in the presence of oxygen, e.g. the Andrussow-process characterised by the catalyst used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C3/00—Cyanogen; Compounds thereof
    • C01C3/02—Preparation, separation or purification of hydrogen cyanide
    • C01C3/0208—Preparation in gaseous phase
    • C01C3/0212—Preparation in gaseous phase from hydrocarbons and ammonia in the presence of oxygen, e.g. the Andrussow-process
    • C01C3/022—Apparatus therefor
    • C01C3/0225—Apparatus therefor characterised by the synthesis reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00389—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2208/00398—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements inside the reactor bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00389—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2208/00407—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements outside the reactor bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00389—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2208/00415—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements electric resistance heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/19—Details relating to the geometry of the reactor
    • B01J2219/194—Details relating to the geometry of the reactor round
    • B01J2219/1941—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped
    • B01J2219/1946—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped conical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/324—Composition or microstructure of the elements
    • B01J2219/32466—Composition or microstructure of the elements comprising catalytically active material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

Изобретение предназначено для непрерывного проведения катализированной реакции в газовой фазе при повышенной температуре, в частности для получения цианида водорода, и содержит реакторный сосуд, включающий, по меньшей мере, одно средство впуска газообразного реагента и, по меньшей мере, одно средство выпуска продукта для введения газообразного реагента в реакторный сосуд и удаления из него продукта. А также, по меньшей мере, один носитель твердофазного металлического катализатора и, по меньшей мере, один индуктор, расположенный внутри реакторного сосуда с возможностью индукционного нагрева носителя твердофазного катализатора и с возможностью прохождения через него газа. Индуктор выполнен в виде плоской спирали из металлической трубки или конусообразной катушки. Размещение индуктора таким образом обеспечивает улучшенное регулирование температуры и равномерный нагрев катализатора. 2 з. п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для проведения реакции в газовой фазе при повышенной температуре в присутствии твердого катализатора. Более конкретно, изобретение относится к проточному газофазному реактору непрерывного действия, в котором металлический катализатор подвергается индукционному нагреву с помощью индуктора, находящегося внутри реактора.
Предшествующий уровень техники
Идея использования индукционного нагрева с целью нагрева катализатора во время химической реакции в газовой фазе при повышенной температуре, в общем, известна в данной области техники. Например, в патенте США 5110996 описан способ получения винилиденфторида путем взаимодействия дихлорфторметана с метаном в реакторной трубе с индукционным нагревом, содержащей неметаллический наполнитель и, необязательно, металлический катализатор.
Аналогично в патентной заявке РСТ WO 95/21126 описано получение цианида водорода путем взаимодействия аммиака и газообразного углеводорода в кварцевой реакторной трубе с индукционным нагревом. В этом описании указано, что катализатор на основе металлов платиновой группы, находящейся внутри реакторной трубы, нагревают в индукторе, спирально навитом вокруг наружной поверхности кварцевой трубы. Этот индуктор возбуждается источником индукционной мощности, который может также подводить импульсную мощность. Для конкретной эндотермической реакции, о применении которой идет речь в этом первоисточнике, предложен диапазон частот 0,5-30 МГц для поддержания температуры реакции в диапазоне между 600 и примерно 1200oС. Индуктор, навитый вокруг наружной поверхности реакторной трубы, сам является металлической трубкой, по которой циркулирует охлаждающая вода. В этом первоисточнике также предложены различные формы металлического катализатора, включая металлическую проволочную сетку, керамическую подложку с диспергированным на ее поверхности металлом, или керамические частицы, покрытые металлом, при условии, что эти катализаторы имеют удельную электропроводность, по меньшей мере, 1,0 Сименс на метр, обеспечивающую эффективный нагрев за счет индукции.
Хотя трубчатый реактор с индукционным нагревом, в общем, известен в данной области техники и может применяться для получения цианида водорода посредством эндотермической реакции аммиака и такого углеводорода, как метан, в настоящее время обнаружено, что есть определенные недостатки, к которым можно отнести, по меньшей мере, частично, конструкцию известных реакторов. Проблемы, в принципе, связаны с тем, что по мере увеличения размера реактора он становится, в частности, критичным при реакциях, которые чувствительны к температуре, что потенциально может выразиться в одном или нескольких следующих явлениях: уменьшенное преобразование в требуемый продукт, повышенное количество нежелательных побочных продуктов реакций и/или селективность ниже оптимальной. Кроме того, материал конструкции реактора может быть связан с серьезной проблемой выбора при разработке и увеличении размеров. Данное изобретение посвящено этим вопросам.
Краткое изложение сущности изобретения
В связи с вышеизложенными проблемами, связанными с известными газофазными химическими реакторами с индукционным нагревом, в настоящее время обнаружено, что расположение основного индуктора непосредственно внутри трубчатого реактора, преимущественно по всему поперечному сечению реактора, обеспечивающее протекание газа сквозь этот индуктор, и использование его непосредственно в качестве источника энергии улучшает регулирование температуры с обеспечением возможности достижения более равномерного нагрева металлического катализатора. Эти усовершенствования можно, в частности, рационализировать благодаря повышенной способности к регулированию пространственной взаимосвязи между источником индукционной мощности и металлическим катализатором, подвергаемым индукционному нагреву, т.е. более равномерного радиального распределения как внутри реактора, так и в непосредственной близости от него. Это, в свою очередь, позволяет увеличивать размеры до больших поперечных сечений реактора без значительного уменьшения либо преобразования, либо селективности даже в случаях реакций в газовой фазе, чувствительных к температуре, например, при получении цианида водорода из аммиака и углеводорода и т.п.
Таким образом, согласно изобретению предлагается усовершенствованное устройство для непрерывного проведения катализированной реакции в газовой фазе при повышенной температуре, содержащее
(а) реакторный сосуд, содержащий, по меньшей мере, одно средство впуска газообразного реагента и, по меньшей мере, одно средство выпуска продукта для введения газообразного реагента в реакторный сосуд и удаления из него продукта соответственно,
(б) по меньшей мере, один носитель твердофазного катализатора, расположенный внутри реакторного сосуда с возможностью контакта с газообразным реагентом, выходящим из средства впуска реагента в средство выпуска продукта, и оперативно приспособленный к индукционному нагреву, и
(в) по меньшей мере, один индуктор, расположенный внутри реакторного сосуда с возможностью индукционного нагрева носителя твердофазного катализатора с возможностью прохождения сквозь него газа.
В одном конкретном варианте осуществления изобретения индуктор является дисковым индуктором, состоящим преимущественно из уложенной в виде плоской спирали металлической трубки, имеющей некоторый горизонтальный спиральный промежуток между последовательными витками для распределения потока газа между ними. В этом конкретном варианте осуществления плоскость дискового индуктора расположена преимущественно поперек всего потока газа внутри реакторного сосуда в непосредственной близости от носителя твердофазного катализатора. В другом конкретном варианте осуществления индуктор является конусообразной катушкой, состоящей преимущественно из уложенной в виде конической спирали металлической трубки, имеющей горизонтальный и вертикальный спиральные промежутки между последовательными витками для распределения потока газа между ними.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображено поперечное сечение кварцевого реактора согласно изобретению, конкретно предназначенного для получения цианида водорода;
на фиг. 2 изображено поперечное сечение реактора из нержавеющей стали согласно изобретению, конкретно предназначенного для получения цианида водорода;
на фиг.3 изображено поперечное сечение альтернативного конкретного варианта выполнения реактора из нержавеющей стали, показанного на фиг.2.
Способы осуществления изобретения
Усовершенствованный реактор с индукционным нагревом согласно изобретению, его использование для проведения химической реакции в газовой фазе при повышенной температуре, его работа и отличия от ранее известных реакторов с индукционным нагревом, а также преимущества и выгоды, связанные с его использованием, можно наилучшим образом пояснить со ссылками на чертежи. Например, на фиг.1 изображен кварцевый реактор, обозначенный как единое целое позицией 10, который пригоден, в частности, для получения цианида водорода способом, который обычно называют способом Дегуссы (Degussa). Способ Дегуссы обычно предусматривает каталитическую реакцию аммиака и такого углеводорода, как метан, при повышенной температуре, как правило, выше 1200oС, для получения цианида водорода в соответствии со следующей эндотермической реакцией:
СН4 + NН3 ---> HCN + 3H2.
На фиг.2 и 3 изображены альтернативные конкретные варианты реакторов из нержавеющей стали, обозначенных как единое целое позициями 20 и 30 соответственно. В отличие от реактора, показанного на фиг.1, реакторы 20 и 30 пригодны, в частности, для получения цианида водорода либо способом Дегуссы, либо способом, который обычно называют экзотермическим способом Андруссова (Andrussow). Следует также по достоинству оценить тот факт, что, хотя усовершенствованный реактор с индукционным нагревом согласно изобретению описан и конкретно проиллюстрирован применительно к получению цианида водорода в газовой фазе при высокой температуре, очевидно, что изобретение не следует рассматривать как ограниченное какой-либо заданной реакцией. Многие преимущества и выгоды, связанные с этим усовершенствованным реактором, равно применимы в других реакциях и способах получения в газовой фазе при повышенной температуре. Поэтому не следует необоснованно ограничивать любую интерпретацию нижеследующего описания и формулы изобретения.
Как показано на фиг.1, реактор 10 с индукционным нагревом в этом конкретном варианте выполнения включает, в основном, цилиндрический кварцевый или облицованный кварцем реакторный сосуд 11, имеющий на одном конце конусообразный впускной канал 12, через который вводят реагенты метан и аммиак. На другом конце находится аналогичный конусообразный выпускной канал 13 для удаления получаемых цианида водорода и водорода. Внутри реакторного сосуда 11 находится спиральный дискообразный индуктор 14 с входящим в реактор и выходящим из него выводами 15 и 15'. Дискообразный индуктор 14 изготовлен из металлической трубки (например, медной трубки и т.п.) и по нему может пропускаться охлаждающая вода или другая теплообменная среда. Кроме того, дискообразный индуктор 14 также выполнен с возможностью функционирования в качестве основного индуктора за счет подсоединения (не показано) к источнику индукционной мощности. Этот дискообразный индуктор расположен преимущественно поперек внутреннего пространства реакторного сосуда 11 в непосредственной близости от перфорированной диффузорной плиты 16. Диффузорная плита 16 снабжена отверстиями малого диаметра, просверленными смещенными рядами так, что они занимают приблизительно треть площади поверхности диффузорной плиты. Как правило, эта диффузорная плита изготовлена из кварца или неэлектропроводной керамики. Вместо этого, диффузорная плита может быть изготовлена из керамического поропласта. Диффузорная плита также служит для электрической изоляции индуктора 14 от катализатора 17, подвергаемого индукционному нагреву, находящегося на другой стороне диффузорной плиты 16. Этот катализатор 17 в этом конкретном варианте осуществления представляет собой множество слоев платиновой металлической ткани, проволоки или проволочной сетки (например, содержащей Pt-Pd, нанесенные на оксид алюминия и т.п.). Пара цилиндрических кварцевых распорных втулок 18 и 18' и опорное кольцо 19 зажимают диффузорную плиту 16 и катализатор 17 в подвешенном состоянии внутри реакторного сосуда 11 в непосредственной близости от дискообразного индуктора 14 во время эксплуатации. Следует по достоинству оценить тот факт, что можно использовать другие типы конструкции и опорных элементов для удержания катализатора и индуктора в подвешенном состоянии внутри реакторного сосуда.
На фиг.2 изображен реакторный сосуд 21 из нержавеющей стали с каналом 22 впуска реагента и каналом 23 выпуска продукта. Как и на фиг.1, дискообразный индуктор 24 подвешен внутри реактора 20, занимая преимущественно все поперечное сечение внутреннего пространства реакторного сосуда 21 и проходя перпендикулярно пути протекания газа. В этом конкретном варианте осуществления дискообразный индуктор 24 расположен в непосредственной близости от плоского фильтра 25 из фиберфакса, который снижает тепловые потери и обеспечивает заключительную фильтрацию подаваемого газа, проходящего через него. Непосредственно под плоским фильтром 25 из фиберфакса находится слой поропласта из оксида алюминия, который служит в качестве экрана 26 излучения (т.е. защищает газообразную смесь реагентов, попадающих в реактор, от раннего воспламенения). Катализатор 26 остается на перфорированном керамическом опорном слое 28, имеющем отверстия меньшего диаметра, чем переносимые частицы катализатора. Под этим керамическим опорным слоем находится второй керамический опорный слой 29 с еще большими отверстиями.
Этот конкретный вариант выполнения, изображенный на фиг.2, также демонстрирует в широком смысле возможности применения и использования усовершенствованного реактора с индукционным нагревом согласно изобретению для широкого круга различных типов каталитических реакций в газовой фазе при высокой температуре. Более конкретно и в соответствии с чертежом катализатор не обязательно должен быть металлической проволокой, тканью или проволочной сеткой, а фактически может быть диспергированным веществом, покрытым частицами или смесями частиц различного типа. Кроме того, использование теплоизолирующего слоя и/или излучающего слоя экрана между индуктором и нагретым носителем катализатора создает возможность использования таких реакторов в ряде различных реакций и снижает рост температуры (например, в потоке охлаждающего вещества) в индукторе.
На фиг.3 изображен альтернативный конкретный вариант осуществления реактора, показанного на фиг.2. В этом конкретном варианте осуществления реактор, обозначенный как единое целое позицией 30, содержит в основном те же теплоизолирующий слой, слой излучающего экрана, носитель катализатора и опорные элементы, что и реактор, показанный на фиг.2. Однако индуктор 14 в этом конкретном варианте осуществления является спирально навитой, геликоидной металлической трубчатой катушкой, расположенной внутри реактора 30 непосредственно над носителем катализатора.
Реальная конструкция усовершенствованного реактора согласно изобретению предусматривает любой из обычных материалов, вообще говоря, известных в данной области техники как применимые при изготовлении реакторов с индукционным нагревом. Предпочтительно и как показано на чертежах, реактор изготовлен из таких материалов, как кварц, облицованные кварцем материалы, керамика, материалы с керамическим покрытием, нержавеющая сталь и т.п. Следует также отдавать себе отчет в том, что можно с выгодой применять различные покрытия или защитную плакировку в зависимости от конкретных условий реакции. Точно так же конкретные способы изготовления, применяемые для сборки реактора, могут быть любыми такими способами, вообще говоря, известными в данной области техники, включая, например, но не в ограничительном смысле, сварку металлических элементов и/или скрепление с использованием эпоксидных клеев для керамики или прижимных прокладок и т.п. Вообще говоря, выбор конкретных материалов, а также носителей катализаторов зависит от того, какую конкретную химическую реакцию и какие условия нужно использовать.
Носитель катализатора включает металл или металлический композиционный материал, обладающий способностью к индукционному нагреву. Вообще говоря, носитель катализатора может принимать форму одного или нескольких слоев металлической ткани, проволочной сетки (например, металлической фольги, перфорированной лазером, тканой или нетканой проволочной сетки и т.п.), дискретных плоских металлических кусочков (например, металлического поропласта) или многочисленных слоев частиц катализатора типа гранул. Такие формы катализатора полнее раскрыты и описаны в WO 95/21126 и в принадлежащей тому же патентовладельцу одновременно рассматриваемой заявке на патент США 08/887549, поданной 3 июля 1997 г. Следует также учесть, что в целях данного изобретения было бы действенным применение чередующихся слоев катализатора и индукционной катушки внутри одного реактора.
Трубчатый реактор с индукционным нагревом согласно изобретению представляется применимым в широком диапазоне частот, как правило от 50 Гц до примерно 30 МГц. В принципе, любую катализированную химическую реакцию в газовой фазе при повышенной температуре можно проводить в усовершенствованном реакторе согласно изобретению. Для получения цианида водорода путем взаимодействия аммиака и углеводорода предпочтительно применять носитель катализатора, содержащий металлы платиновой группы. Дополнительные подробности такой реакции и способы ее проведения можно найти в упомянутых первоисточниках: WO 95/21126 и заявке на патент США 08/887549.
Нижеследующие примеры приведены для более полной демонстрации и дополнительной иллюстрации различных индивидуальных особенностей и признаков данного изобретения, а данные предназначены для дополнительной иллюстрации отличий и преимуществ данного изобретения. Эти примеры не ограничивают изобретение и предназначены только для иллюстрации.
ПРИМЕРЫ 1-4
HCN получали путем взаимодействия небольшого молярного избытка аммиака с метаном в проточном реакторе непрерывного действия с неподвижным слоем катализатора, который подвергали индукционному нагреву с помощью дискообразного индуктора, как показано на фиг.1. Соотношения аммиака и метана приведены ниже в таблице. Реактор представлял собой, по существу, кварцевый цилиндр диаметром 5,0 см и длиной 20 см с подходящими фитингами для подсоединения подающего коллектора и блока подачи продуктов. Катализатор состоял из 20 листов проволочной сетки с размером ячеек 80 меш, содержащей 90 мас.% платины и 10 мас.% родия, имеющей толщину 0,4 мм. Нагрев слоя катализатора осуществляли путем подвода энергии от источника мощности к основной катушке, заключенной в реакторе. Система подачи в реактор была сконструирована с возможностью обеспечения подачи до двух газов в зону реакции с постоянным расходом. Газы дозировали и контролировали с помощью регуляторов массового расхода "Брукс" (Brooks®). Идентификацию и количественную характеристику продуктов проводили методом газовой хроматографии. Индукционный нагрев осуществляли с постоянной частотой 26 МГц и регулировали прямую и отраженную мощности для получения требуемой суммарной отдаваемой мощности. Условия реакции, параметры преобразования, выходы продукта и т.д. приведены в таблице
Промышленная применимость
Выгоды и преимущества, связанные с усовершенствованным реактором с индукционным нагревом, согласно изобретению представляются многочисленными и важными. В первую очередь, использование индуктора внутри реакторного сосуда в непосредственной близости от носителя металлического катализатора приводит к более равномерному регулированию температуры. Вследствие этого исключаются проблемы, связанные с известными реакторами с индукционным нагревом, например побочные реакции, вызываемые градиентом температуры, и пониженное преобразование или селективность. Кроме того, конструкция усовершенствованного реактора создает возможность увеличения размеров, в частности, применительно к использованию больших размеров поперечного сечения. Таким образом, усовершенствованный реактор приводит к большей гибкости конструирования и выбора конструкционных материалов, а также режима работы, и может быть адаптирован к уже существующим реакторам. Использование индуктора внутри реактора в качестве источника энергии может также привести к достижению большей подводимой теплоты на единичный объем для больших диаметров реактора, чем в случаях внешних катушек, когда высота слоя ограничивает количество витков катушки. Следовательно, усовершенствованный реактор пригоден для очень быстрого проведения реакций в газовой фазе, так как он позволяет использовать конфигурацию слоя (например, дискообразную), которая имеет значительно более низкий собственный перепад давлений ввиду меньшей высоты слоя.
Поскольку изобретение описано и проиллюстрировано примерами лишь с некоторой степенью конкретности, нужно отдавать себе отчет в том, что нижеследующая формула изобретения не носит жесткий ограничительный характер, а допускает широкое толкование характеристики каждого элемента формулы изобретения и ее эквивалентов.

Claims (3)

1. Устройство для непрерывного проведения катализированной реакции в газовой фазе при повышенной температуре, содержащее реакторный сосуд, содержащий по меньшей мере одно средство впуска газообразного реагента и по меньшей мере одно средство выпуска продукта для введения газообразного реагента в указанный реакторный сосуд и удаления из него продукта, соответственно, по меньшей мере один носитель твердофазного металлического катализатора, расположенный внутри реакторного сосуда с возможностью контакта с газообразным реагентом, выходящим из средства впуска реагента в средство выпуска продукта, и имеющий возможность индукционного нагрева, и по меньшей мере один индуктор, расположенный внутри реакторного сосуда с возможностью индукционного нагрева носителя твердофазного катализатора и с возможностью прохождения через него газа.
2. Устройство по п. 1, в котором индуктор выполнен преимущественно в виде плоской спирали из металлической трубки, имеющей горизонтальный спиральный промежуток между последовательными витками для распределения потока газа между ними, и при этом плоскость индуктора расположена преимущественно поперек всего потока газа внутри реакторного сосуда в непосредственной близости от указанного носителя твердофазного катализатора.
3. Устройство по п. 1, в котором индуктор выполнен в виде конусообразной катушки, уложенной в виде конической спирали, имеющей горизонтальный и вертикальный спиральные промежутки между последовательными витками для распределения потока газа между ними, и при этом плоскость основания указанной конусообразной катушки расположена преимущественно поперек всего потока газа внутри реакторного сосуда в непосредственной близости от носителя твердофазного катализатора.
RU2000102655/12A 1997-07-03 1998-07-02 Каталитический реактор с индукционным нагревом RU2193917C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US5165897P 1997-07-03 1997-07-03
US60/051,658 1997-07-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000102655A RU2000102655A (ru) 2002-01-10
RU2193917C2 true RU2193917C2 (ru) 2002-12-10

Family

ID=21972623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000102655/12A RU2193917C2 (ru) 1997-07-03 1998-07-02 Каталитический реактор с индукционным нагревом

Country Status (13)

Country Link
EP (1) EP0993335B1 (ru)
JP (1) JP4001932B2 (ru)
KR (1) KR100474612B1 (ru)
CN (1) CN1112961C (ru)
AU (1) AU734388B2 (ru)
BR (1) BR9810275A (ru)
CA (1) CA2291097C (ru)
DE (1) DE69805074T2 (ru)
ID (1) ID24285A (ru)
PL (1) PL337797A1 (ru)
RU (1) RU2193917C2 (ru)
SK (1) SK284015B6 (ru)
WO (1) WO1999001212A1 (ru)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6616909B1 (en) * 1998-07-27 2003-09-09 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for obtaining enhanced production rate of thermal chemical reactions
AU2002226039B2 (en) * 2000-12-05 2007-09-13 Texaco Development Corporation Apparatus and method for heating catalyst for start-up of a compact fuel processor
US7070743B2 (en) * 2002-03-14 2006-07-04 Invista North America S.A R.L. Induction-heated reactors for gas phase catalyzed reactions
EA019525B1 (ru) * 2007-03-01 2014-04-30 Эйкпрок Ас Реактор для получения цианидов
DE102007034715A1 (de) * 2007-07-23 2009-01-29 Evonik Röhm Gmbh Reaktor zur Herstellung von Cyanwasserstoff nach dem Andrussow-Verfahren
DE102007059967A1 (de) 2007-12-11 2009-06-18 Henkel Ag & Co. Kgaa Verfahren zur Durchführung chemischer Reaktionen mit Hilfe eines induktiv erwärmten Heizmediums
US20150038735A1 (en) * 2010-09-07 2015-02-05 Myriant Corporation Preparation of alpha, beta-unsaturated carboxylic acids and esters thereof
JP2012169553A (ja) * 2011-02-16 2012-09-06 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置
CN109070035B (zh) 2016-04-26 2021-07-27 托普索公司 感应加热反应器
TWI774668B (zh) * 2016-04-26 2022-08-21 丹麥商托普索公司 用於氨合成轉換器之起動加熱的方法
EP3448833A1 (en) * 2016-04-26 2019-03-06 Haldor Topsøe A/S A process for the synthesis of nitriles
WO2017186614A1 (en) * 2016-04-26 2017-11-02 Haldor Topsøe A/S Energy storage employing ammonia dissociation by use of inductive heating and synthesis
WO2019020705A1 (en) * 2017-07-27 2019-01-31 Haldor Topsøe A/S CATALYTIC REACTOR COMPRISING A FIBROUS CATALYST PARTICLE CARRIER
CN107362757A (zh) * 2017-08-25 2017-11-21 江西艾德纳米科技有限公司 一种制备金属盐的连续生成反应装置及制备方法
KR102334579B1 (ko) * 2019-12-27 2021-12-03 한국기계연구원 마이크로 채널 반응기
JP2024010755A (ja) * 2022-07-13 2024-01-25 東京エレクトロン株式会社 ラジカル供給装置、ラジカル処理装置、ラジカル生成方法及び、基板処理方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2443423A (en) * 1946-04-29 1948-06-15 Phillips Petroleum Co Apparatus for conducting endothermic catalytic conversions
GB729502A (en) * 1951-12-06 1955-05-04 Goodrich Co B F Improvements in or relating to a process for the production of hydrogen cyanide
GB854268A (en) * 1956-02-25 1960-11-16 Shawinigan Chem Ltd The electrothermic production of hydrogen cyanide by fluidized bed techniques
US3215495A (en) * 1962-01-23 1965-11-02 Du Pont Apparatus and process for preparing hydrogen cyanide
DE4209195A1 (de) * 1992-03-18 1993-09-23 Mannesmann Ag Katalysator fuer heterogene katalyse
JP3377617B2 (ja) * 1994-09-07 2003-02-17 電気興業株式会社 排気ガス浄化装置
DE4444366A1 (de) * 1994-12-14 1996-06-20 Chemtec Leuna Ges Fuer Chemie Verfahren zur kontinuierlichen Durchführung exothermer Reaktionen in einem Festbettreaktor

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010014363A (ko) 2001-02-26
EP0993335B1 (en) 2002-04-24
JP4001932B2 (ja) 2007-10-31
CN1112961C (zh) 2003-07-02
SK179999A3 (en) 2000-08-14
CA2291097A1 (en) 1999-01-14
KR100474612B1 (ko) 2005-03-08
JP2002510248A (ja) 2002-04-02
CN1261821A (zh) 2000-08-02
CA2291097C (en) 2006-11-14
BR9810275A (pt) 2000-09-05
EP0993335A1 (en) 2000-04-19
AU8285198A (en) 1999-01-25
SK284015B6 (sk) 2004-08-03
ID24285A (id) 2000-07-13
PL337797A1 (en) 2000-09-11
DE69805074D1 (de) 2002-05-29
DE69805074T2 (de) 2002-11-07
WO1999001212A1 (en) 1999-01-14
AU734388B2 (en) 2001-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2193917C2 (ru) Каталитический реактор с индукционным нагревом
US7070743B2 (en) Induction-heated reactors for gas phase catalyzed reactions
JP2005519832A5 (ru)
CA1090100A (en) Exchanger reactor
US7132555B2 (en) Rod-shaped inserts in reactor tubes
US5958273A (en) Induction heated reactor apparatus
RU2000102655A (ru) Каталитический реактор с индукционным нагревом
RU2193918C2 (ru) Способ индукционного поджига химической реакции
WO2023013419A1 (ja) 反応器及びそれを用いたアンモニア分解混合物の製造方法
MXPA99011458A (en) Inductively heated catalytic reactor
MXPA00000105A (en) Method of inductively igniting a chemical reaction
SU1088781A1 (ru) Кожухотрубный реактор

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20081105

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160703